Цифровой FM-приемник с электронной регулировкой громкости и тембра.

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Приемники и передатчики >

Цифровой FM-приемник с электронной регулировкой громкости и тембра.

Приветствую всех любителей послушать музыку посредством радиоприёма!

Копирайт и благодарности.

Данная статья написана при личном разрешении автора первоначальной статьи, Грицика Олега, расположенной на сайте Телесистемы. Со своей стороны выражаю огромную благодарность Грицику Олегу, за отношение с пониманием и за предоставленные исходные коды программы. Дойникову Андрею (aka dt_andrew), за неоценимую помощь в компиляции и технической поддержке данного проекта.

Предисловие.

Идея создания радио не давала покоя давно, прочитав статью на вышеуказанном сайте, решено было собрать проект. Тут вы, наверное, возразите «А что так поздно? Уже вышла статья FM STEREO тюнер с цифровым управлением!» Дело в том, что с этого проекта появился FM STEREO тюнер с цифровым управлением , а я хочу рассказать чем всё таки эта идея закончилась.

Схема.

Схема устройства радиоприёмника полностью повторяет предложенную автором, за исключением применённого микроконтроллера AT mega8515, вместо снятого с производства и устаревшего AT90S8515,выходного усилителя мощности на TA8215AH (выбор обусловлен наличием и не плохими характеристиками). На первый взгляд бросается в глаза наличие лишних стабилизаторов в блоке тюнера и аудио процессора, первоначально эти блоки предназначались для другого устройства, где было только 12 вольт. Сама схема разделена на функциональные модули М1-М7, для удобства представления.

М1-модуль тюнера от автомагнитолы SONY XR-5300 и управляющий им синтезатор частоты TSA6057 в DIP корпусе.

М2-модуль управляющего контроллера на ATmega8515-16PI

М3-модуль аудио процессора выполненный на TEA6320 в корпусе miniDIP, в типовом включении

М4-модуль усилителя низкой частоты выполненный на TA8215AH, в типовом включении

М5-даже модулем назвать трудно, обычный индикатор 16х1 с интегрированным контроллером HD44780, применён MT-16S1A-2VLB, производства Российской фирмы МЭЛТ.
М6-модуль кнопок управления приёмником

М7-модуль блока питания усилителя, тюнера и микроконтроллера. В представлении не нуждается.

Тюнер SONY представляет собой законченное устройство, включающее в свой состав узлы радиочастотной части AM и FMдиапазона, стерео декодер и шумоподавитель. AM часть тюнера не используется. Тюнер управляется синтезатором частоты TSA6057, по выводам 5 и 6 тюнера, соответственно VT (напряжение настройки) и VCO (выход гетеродина), коэффициентом деления которого и соответственно напряжением настройки управляет микроконтроллер IC3 по шине I2C. По этой же шине происходит управление аудио процессором.

Управление.

Управление осуществляется восемью кнопками:
S5,S7 — FR- и FR+ — управление частотой настройки в выбранном канале
S1,S3 — CH- и CH+ — выбор заранее настроенного канала (всего доступно 25 каналов)

S8 — STORE — сохранение в памяти выбранной частоты настройки на выбранном канале S6 — BASS/TREB — кнопка выбора регулировки низких и высоких частот (+/- 10 дБ, с шагом 2 дБ)S2,S4 — VOL- и VOL+ — кнопки регулировки громкости (пределы 60 дБ с шагом 2 дБ), они же управляют регулировкой низких и высоких частот, при поочерёдной активации режима кнопкой S6.

Программирование микроконтроллера.

В память микроконтроллера следует загрузить основную программу и данные EEPROM, с помощью доступного программатора для микроконтроллеров семейства AVR. Биты конфигурации установить в соответствии с приложенными фотографиями для AVR Studio и CVAVR.

Заключение.

В итоге проделанной работы, был собран достойный и простой приемник с отличными характеристиками. Корпус приёмника не планировался, и весь проект повторялся в виде тестового образца и ознакомления с работой синтезаторов частот.

Файлы:
Печатные платы в формате SL 5.0.
прошивка МК.

Вопросы, как обычно, складываем тут.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

---

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

УКВ-приемник с цифровой обработкой принимаемого сигнала и индикацией частоты — Меандр — занимательная электроника

Приемник может принимать AM/SW/FM радиостанции. В данной конструкции реализован прием станций в УКВ и ФМ диапазонах (от 64 до 108 МГц). Имеется цифровая индикация частоты и регулировка громкости кнопками. Перестройка частоты приема осуществляется переменным резистором.

Чувствительность приемка равна 2.2 мкВ, избирательность по соседнему каналу ±200 кГц, присутствует автоматическая регулировка частоты
Схема включает в себя: однокристальный приемник SI4844, микроконтроллер ATMega8L, стабилизатор напряжения на 3,3 вольта, выполненный на микросхеме LM3937, сдвоенный операционный усилитель AD8542, жидкокристаллический индикатор HD44780, а также сопутствующие компоненты (резисторы, конденсаторы, переключатели).

Схема УКВ-приемника с цифровой обработкой принимаемого сигнала

Взаимодействие микроконтроллера с приемником осуществляется по шине I²C. Микроконтроллер загружает ранее сохраненные в памяти значения диапазона приема и уровень громкости в однокристальный приемник. Переключателями S1, S3, S4 осуществляется выбор диапазона приема, увеличение и уменьшение громкости соответственно. После изменения уровня громкости и диапазона значения записываются в память микроконтроллера. Резистором R9 осуществляется перестройка по частоте. Операционный усилитель OP1 служит для увеличения амплитуды выходного сигнала и фильтрации от высокочастотной составляющей. Коэффициент усиления усилителя OP1 равен 5,9. Фильтр низких частот имеет частоту среза 15 кГц. На жидкокристаллическом индикаторе отображается текущая частота приема, диапазон приема и уровень громкости.

Работа приемника осуществляется по следующему алгоритму:

Программа написана на С. Использованная среда разработки WinAVR. Фьюзы выставлены таким образом, чтобы микроконтроллер работал от внутреннего генератора на частоте 8 МГц. Файл для прошивки фьюзов имеется в проекте.

Скачать исходники, прошивку и печатную плату в формате LAY

Принципы построения радиоприемников с цифровой обработкой сигнала

В статье «Активные фильтры в приемных устройствах радиовещательного диапазона», опубликованной в ЭК №10, 2010, рассматривались различные варианты построения преселекторов радиоприемных устройств, среди которых схемы с использованием кварцевых фильтров, одно- и многоконтурных индукционных фильтров. Основное внимание было уделено применению активных безындукционных фильтров на основе высокочастотных операционных усилителей.

Анализ, проведенный при проектировании и изготовлении полосового эллиптического фильтра 9-го порядка показал, что проектирование активных фильтров с применением современных программных средств (в примере использовалась программа Filter Solutions 2006) занимает минимум времени и предполагает только точные требования к спецификации фильтра, после чего программное обеспечение производит все необходимые расчеты и формирует соответствующую схему. Однако дальнейшая реализация полученной схемы и тестирование выявили ряд недостатков, которые могут распространяться и на другие виды аналоговых фильтров.

В частности, номиналы элементов, используемые для получения требуемой характеристики, часто не входят в стандартные ряды сопротивлений и емкостей. Использование ближайших стандартных значений может привести к искажению характеристик фильтра, а комбинирование нескольких элементов или использование подстроечных вызывает увеличение массогабаритных характеристик и дополнительные сложности с подстройкой многоконтурной схемы. Кроме того, схемы, в которых используются элементы с малыми номиналами, более подвержены влиянию паразитных емкостей, сопротивлений и индуктивностей, что осложняет синтез фильтров высокого порядка, вызывает трудности в согласовании каскадов, подборе элементов и т.д.

В итоге можно отметить, что активные фильтры действительно могут применяться в качестве преселекторов в радиоприемных устройствах, однако их синтез и настройка требуют много времени, определенных практических и теоретических навыков как в схемотехнике, так и в проектировании топологии печатной платы, что затрудняет получение качественного, дешевого и простого в регулировке активного фильтра.

С развитием цифровых технологий все большее внимание уделяется построению радиоприемных трактов с применением цифровой обработки сигналов (ЦОС), называемых в литературе SDR — software defined radio. Эта технология основывается на возможности оцифровки радиосигнала в реальном времени и последующей обработке программными или аппаратными цифровыми средствами — цифровыми сигнальными процессорами, ПЛИС и т.д. Технология SDR позволяет осуществлять прием и демодуляцию сигналов, в которых используются цифровые виды модуляции, такие как DPSK, QAM, GMSK и т.д. В зависимости от частоты и ширины спектра принимаемого сигнала цифровая обработка в приемнике может использоваться как по радиочастоте (см. рис. 1), так и после переноса сигнала на фиксированную промежуточную частоту — обработка по ПЧ (см. рис. 2).

Рис. 1. Структура приемника с ЦОС по радиочастоте

Рис. 2. Структура приемника с ЦОС по промежуточной частоте

Радиоприемники с цифровой обработкой сигнала по ПЧ относятся к супергетеродинному типу и имеют ряд преимуществ перед приемниками прямого преобразования — возможность работы в большом диапазоне частот, хорошая селективность и чувствительность во всём диапазоне [1]. Приемники такого типа используются в профессиональной связной аппаратуре, к которой предъявляются жесткие технические требования. В числе недостатков супергетеродинных приемников — относительно высокое энергопотребление и большие размеры из-за использования аналоговых элементов.

К преимуществам приемников прямого преобразования относятся малое энергопотребление и возможность размещения всех элементов в небольшом портативном устройстве (в идеале в корпусе одной микросхемы), однако по избирательности, чувствительности и динамическому диапазону эти устройства уступают супергетеродинным приемникам.

При обработке сигналов с частотами, не превышающими несколько десятков МГц, скорость современных АЦП (для АЦП последовательного приближения она составляет несколько сотен Мвыб/с при разрядности до 12 бит) позволяет использовать классический принцип дискретизации в соответствии с теоремой Котельникова, согласно которой частота выборок должна быть как минимум в два раза больше верхней частоты в спектре дискретизируемого сигнала. При этом оцифровке подвергается диапазон частот от постоянной составляющей до половины частоты дискретизации, и на входе АЦП достаточно использовать аналоговый ФНЧ для защиты от наложения спектров. Для высокочастотных сигналов используется полосовая дискретизация (under sampling), которая позволяет обойти ограничение, накладываемое теоремой Котельникова для обработки узкополосных сигналов, у которых ширина спектра много меньше абсолютного значения центральной частоты. Этому условию соответствуют практически все радиосигналы. В этом случае теорема Котельникова звучит следующим образом: для сохранения информации о сигнале частота его дискретизации должна быть равной или большей, чем удвоенная ширина его полосы [4]. Математически условие, которое должна выполнять частота дискретизации, описывается выражением (1) [5]:

(1)

где: fc — центральная частота в спектре сигнала; fs — частота дискретизации; B — ширина спектра сигнала; m — произвольное целое число, выбираемое таким образом, чтобы выполнялось соотношение fS≥2B.

При полосовой дискретизации оцифровке подвергается не вся полоса частот, а лишь небольшая ее часть. При этом для защиты от наложения спектра необходимо использовать полосовые аналоговые фильтры. Стоит также отметить, что полосовая дискретизация позволяет одновременно с оцифровкой сигнала произвести перенос его спектра на низкую частоту.

В обоих случаях на входе преобразователя необходимо использовать аналоговые фильтры для защиты от наложения спектра. При этом, чем выше частота дискретизации, тем менее жесткие требования предъявляются к аналоговому фильтру. На практике разработчики стараются обеспечить такую частоту дискретизации, чтобы на входе АЦП было достаточно использовать трех- или четырехкаскадный пассивный фильтр. Для рассматриваемого в предыдущей статье диапазона частот (до 25 МГц) можно применить как схему с непосредственной дискретизацией сигнала по Котельникову, так и полосовую дискретизацию.

Цифровые устройства в радиоприемнике решают следующие задачи: выделение требуемого канала, перенос спектра сигнала на низкую частоту и декодирование содержащихся в сигнале данных или детектирование. Для решения этих задач могут применяться различные устройства и их сочетания. Первичную, неинтеллектуальную обработку, включающую канальную фильтрацию, гетеродинирование, понижение частоты дискретизации (децимацию), чаще всего выполняют либо при помощи быстродействующей программируемой логики (FPGA), либо в специализированных микросхемах — цифровых приемниках (digital down converter — DDC).

В качестве примера подобных микросхем можно привести AD6620 компании ADI и 1288ХК1Т производства ФГУП НПЦ «Элвис», структура которой изображена на рисунке 3. Подробно возможности данного устройства описаны в [2], отметим лишь некоторые из них:

– наличие 4-х независимых каналов для обработки 16-разрядных сигналов;

– скорость входного потока данных до 100 МГц в каждом канале;

– совместимость со многими типами АЦП;

– возможность гибкой настройки внутренней структуры микросхемы для обработки как действительных, так и комплексных сигналов.

Рис. 3. Структура цифрового приемника 1288ХК1Т

Микросхема содержит CIC-фильтры для понижения частоты дискретизации, по два КИХ-фильтра 64 порядка в каждом канале, цифровые гетеродины для получения квадратурных сигналов и удобный выходной интерфейс для чтения данных. Коэффициенты фильтров, коэффициенты децимации каждого каскада, маршрутизация данных внутри чипа и многие другие параметры задаются программно. Все это делает микросхему 1288ХК1Т и ее аналоги удобными для применения в самых разных системах цифрового приема. Для окончательной обработки сигнала, декодирования данных, обработки декодированного битового потока и реализации протоколов более высокого уровня применяются цифровые сигнальные процессоры.

После дискретизации задача выделения требуемого канала решается при помощи цифровых фильтров, которые представляют собой набор постоянных чисел — коэффициентов фильтра, количество и значения которых определяют его вид и крутизну характеристики. Различают два основных класса цифровых фильтров — нерекурсивные (КИХ-фильтры) и рекурсивные (БИХ-фильтры). КИХ-фильтры имеют известные преимущества перед рекурсивными, которые заключаются в их устойчивости, меньшей подверженности эффектам квантования и возможности получения линейной фазовой характеристики, что особенно важно в системах связи. В этой связи в цифровых радиоприемных устройствах более широкое распространение получили именно нерекурсивные фильтры.

Для проектирования цифровых фильтров, также как и для разработки аналоговых активных и пассивных фильтров, применяются разнообразные программные средства. Для расчета коэффициентов фильтра от разработчика требуется только определение требований к фильтру, но не знание алгоритмов и методов расчета коэффициентов. Широкое распространение для проектирования дискретных фильтров получил пакет Matlab, т.к. он позволяет провести расчет фильтра различными методами, с применением разных окон и т.д. Кроме того, для расчета коэффициентов фильтра можно использовать, как режим командной строки, так и графический интерфейс приложения Filter design and analysis tool (FDA Tool).

После расчета, как правило, коэффициенты фильтра сохраняются в файле необходимого формата для дальнейшего использования в соответствующей программе, однако в возможности пакета Matlab входит также моделирование работы фильтра в цифровой системе при помощи приложения Simulink и загрузка в поддерживаемые отладочные комплекты.

По сравнению с аналоговыми цифровые фильтры имеют следующие преимущества [3]:

– возможность получения недоступных для аналоговых фильтров характеристик (как крутизны АЧХ, так и линейности ФЧХ). Увеличение порядка цифрового фильтра приводит лишь к увеличению количества математических операций, так что порядок фильтра ограничен только быстродействием цифровой системы;

– цифровые фильтры не подвержены влиянию старения и температурного дрейфа параметров;

– т.к. цифровой фильтр представляет собой набор чисел — коэффициентов, то для изменения характеристики достаточно изменить набор коэффициентов, что делает возможным создание адаптивных фильтров;

– цифровые фильтры могут работать как с низкочастотными, так и с высокочастотными сигналами.

Подводя итоги, хочется отметить, что появление радиоприемных устройств с цифровой обработкой сигналов стало логичным продолжением развития цифровой техники. Использование цифровой обработки сигналов позволило разрабатывать системы высокоскоростного обмена данными по радиоканалам с применением цифровых методов модуляции радиосигнала. В зависимости от стадии приема, на которой используется цифровая обработка, возможно получение как недорогих, компактных и малопотребляющих устройств вплоть до систем на кристалле, так и изделий, отвечающих жестким требованиям по избирательности, динамическому диапазону, чувствительности и другим параметрам, что достигается правильным сочетанием аналоговой и цифровой частей приемного тракта. Наиболее вероятно, что в перспективе развитие «цифрового» приема будет идти по пути увеличения скоростей дискретизации и обработки, что позволит охватить все более широкий диапазон частот, и при этом будет уменьшаться доля аналоговой схемотехники в структуре приемника.

Литература

1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. Пер с англ. — М.:  Издательский дом «Вильямс», 2003.

2. Техническое описание СБИС четырехканального цифрового приемника 1288ХК1Т (www.MultiCore.ru).

3. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е издание. Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.

4. Аналого-цифровое преобразование. Под. ред. У. Кестера. Пер с англ. под ред. Е.Б. Володина. — М.: Техносфера, 2007.

5. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов: 2-е изд. Пер. с англ. — М.: ООО «Бином-Пресс», 2006.

Простой FM-приёмник с часами и термометром

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Бытовая техника >

Простой FM-приёмник с часами и термометром

Лежали у меня дома без дела FM-модули RDA5807, заказанные как-то в Китае для другого моего проекта, а тут ещё вспомнил, что у нас в РБ проводное вещание отключили в этом году. Вот и решил сделать «на деревню бабушке» FM радиоприёмник вместо радиоточки.

В общем, получилось что-то такое:

Я не поленился и даже сделал видео работы девайса:

Если кто-то уже заинтересовался, то вот вам принципиальная схема:

Делать одну большую плату было лениво, поэтому получилось три маленькие. На одной собственно цифровая часть, т.е. микроконтроллер и счетверённый семисегментный индикатор, на другой — аналоговая, т.е. тюнер и аудиоусилитель, ну а часы на базе широкоизвестной микросхемы реального времени DS1307 и термометр на базе не менее известного датчика DS18B20 находятся на «заводской» плате, тоже купленной когда-то давно у тех же трудолюбивых китайцев.

Вот эти миниатюрные платы:

Они же перевёрнутые:

Платы сделаны методом ЛУТ, ширина дорожек 0.4мм. Аналоговая плата — однослойная, цифровая — двухслойная с полутора десятками переходных отверстий. Ввиду миниатюрности плат нужен какой-никакой опыт их изготовления. Кстати, впервые удачно использовал персульфат аммония вместо хлорного железа — и получилось неожиданно неплохо (когда-то давно пробовал не так удачно — разъело было дорожки даже под тонером).

Вот как выглядит вся конструкция в сборе:

Положил на корпус линейку для оценки размеров:

 

В корпусе ещё осталось место, возможно туда когда-нибудь будет вставлен батарейный отсек с подзаряжаемыми от сети же аккумуляторами.

Несколько слов о схеме.

Исходники проекта доступны и находятся на гитхабе. Писалось и собиралось под AVR-GCC в Linux, так что, по идее, без особых проблем должно собираться и в Windows в WinAVR или AVRStudio. Лично не проверял.

В качестве индикатора использован счетверённый GNQ-5641AS (красного цвета, схема с общим катодом). Хотя по документации там прописан ток 20мА на сегмент, но у меня (резисторами 360 Ом) выбран ток порядка 5 мА, и яркости вполне достаточно, даже несмотря на динамическую индикацию. Кому нужно — можете ток повыше сделать, но смотрите на ограничения по току выводов у микроконтроллера.

В архиве, приложеном к статье, лежат прошивки как для варианта индикатора с общим катодом, так и с общим анодом.

Если кто-то захочет использовать ещё более мощные индикаторы и не влезет в эти ограничения — нужно уже делать схему с транзисторными ключами для выбора разряда. Это потребует изменения прошивки. В Makefile исходников, собственно, через переменные IND_TYPE и USE_TRANS выбирается вариант соответственно типа индикаторов (макрос _CC или _CA), и наличия транзисторов (макрос _TR или _NO). Если кто-то будет прикручивать проект к AVRStudio, то, возможно, там будет использоваться свой Makefile, и тогда эти макросы можно вписать в начале segm.h (например, строчки #define _CA и #define _TR).

Ставить термодатчик не обязательно, при его отсутствии соответствующие функии прошивки будут просто отключены.

Функции кнопок:

1. Включение-отключение приёмника (ждущий режим), а длительное нажатие — вход на экран регулировки яркости.

2. Переключение отображения частоты-часов-температуры. Длительное нажатие и последующие короткие — настройка времени, повторное длительное — выход из настройки.

3. Уменьшение текущего параметра (номера станции, частоты, часов, минут и т.д. в зависимости от текущего режима). Длительное нажатие — вход (ну и выход, соответственно) в настройку FM-станций.

4. Увеличение текущего параметра. Длительное нажатие — удаление или сохранение частоты в EEPROM.

Энкодер (обычный механческий типа PEC12) также увеличивает/уменьшает текущий параметр или громкость.

Особенность приёмника — станции всегда сохраняются в упорядоченном по частоте порядке. Скажем, если у станции A (номер 1) частота 101,2 и станции B (номер 2) частота 105.1, то при сохранении станции C с частотой, например 103.7, она получит номером 2, а номера станций с более высокими частотами сдвинутся (т.е. станция B станет 3-ей по номеру). При удалении, аналогично, номера сдвигаются вниз. Мне такое поведение нравится и менять его на другое я не хочу.

Если начнёте читать форум по ссылке, увидите что там речь идёт о радиомодуле TEA5767. Да, изначально проект делался для него, но данная статья касается только RDA5807, т.к. у этого радиомодуля есть встроенная регулировка громкости звука. Поэтому если кто-то хочет — может использовать любую микросхему УНЧ (TDA7052 / TDA7052A / TDA7052B или вообще любую схему усилителя).

Если же кто-то хочет сделать схему на модуле TEA5767 или на TUX032 (добываются из автомагнитол Sony), то нужно использовать TDA7052A/B, имеющие вход управления громкостью (ножка 4, которая у просто TDA7052 без индекса не задействована) и программный ШИМ от отдельной ножки контроллера. Поэтому здесь нужна уже другая схемотехника (см. первую страницу форума) и другая прошивка. Исходники для этого варианта доступны в отдельной ветке на гитхабе.

Кстати, код проекта написан так, что ножки МК (за исключением SDA/SCL) можно подключать куда угодно, достаточно только перед компиляцией поменять файл pins.h. Поэтому, если кто-то будет разводить свою плату, не обязательно привязываться к моей разводке. Возможно, топология будет красивее, без лишних переходных отверстий, рисоваться с другой разводкой. Рисуйте как угодно, потом согласно полученному результату меняйте pins.h и компилируйте под себя.

Строка с FUSE для avrdude: -U lfuse:w:0x24:m -U hfuse:w:0xc1:m. Кому непонятно и нужны «галочки» — вот онлайн-калькулятор, если и так туго доходит — ставьте конфигурацию на 8МГц от внутреннего источника, бит EESAVE (чтобы не затирать сохранённые радиостанции при новой прошивке), ну и биты BODLEVEL и BODLEVEL можно запрограммировать, тогда меньше риск порчи EEPROM при внезапном пропадании питания в момент его чтения/записи.

Ну вот, собственно, и всё. Удачи в повторении.

Файлы:
Прошивки от 6.02.2015 (исправленные)
Печатные платы

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

---

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

Три приёмника УКВ на RDA5807

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Приемники и передатчики >

Три приёмника УКВ на RDA5807

RDA5807FP — интегральный радиоприемник нового поколения, однокристальный, с полностью интегрированным синтезатором, IF избирательностью, RDS/RBDS и MPX декодер – FM радио тюнер, 50-108MHz, стерео. Тюнер изготовлен по CMOS технологии, поддерживает цифровой интерфейс I2S Audio Data Interface и требует минимального количества внешних компонентов. В корпусе SOP16. Полностью без внешних регулировок. Все это делает его очень привлекательным для портативных устройств. RDA5807FP имеет мощный цифровой аудиопроцессор, это дает возможность получить оптимальный звук высокого качества в различных условиях приема.

Питание – 3…5 В (литиевый аккумулятор 3,7В).
Ток потребления – 30 мА с дисплеем, 20 мА без дисплея.
Микроконтроллер – PIC12F675.
FM тюнер – RDA5807FP.
Индикация – дисплей 0,96 дюйма, 128х64 пикселя на SSD1306.
Настройка на станции – автопоиск кнопками вверх и вниз.
Регулировка громкости – ступенчато кнопкой громкость (+ регулятор наушников).
Антенна – шнур наушников.
Наушники – в моем примере Defender Bravo HN-003G с сопротивлением 36 Ом.

Для обвязки тюнера требуется кварцевый резонатор, в нашем случае часовой кварц на 32768 Гц. Найденная автопоиском станция сохраняется в памяти микроконтроллера и загружается после подачи питания.

Приёмник может работать без дисплея, что упрощает конструкцию. Используется графический дисплей с разрешением 128х64 пикселей на контроллере SSD1306, который реализует различные интерфейсы подключения. У нашего дисплея это интерфейс I2C с характерной четырёхконтактной вилкой с линиями GND, VCC, CSL, SDA (см фото ниже). На плате дисплея присутствует компонент U2 – стабилизатор напряжения 3,3В, что позволяет организовать питание в широком диапазоне.

В Интернет-магазинах его можно найти по следующим ключевым словам — 0.96″ I2C IIC Serial 128X64 OLED LCD LED Display.

Есть два варианта платы: с кнопкой громкости и без кнопки громкости. У меня без кнопки громкости, т.к. на шнуре наушников есть регулятор громкости, которым более комфортно управлять громкостью.

В корпусе старинного транзисторного приёмника «Дружок» собран новый УКВ ЧМ (FM) приёмник 76-108 МГц. Микросхема тюнера – RDA5807. Индикация на четырёхразрядный семисегментный светодиодный индикатор. Питание в широком диапазоне напряжений. Ток потребления 20 мА. Звук на динамик 0,5 Вт.

Питание можно упростить, исключив из схемы преобразователь на MC33063 (на схеме линии питания разорваны крестиками). Без преобразователя для питания достаточно 3В или двух пальчиковых батареек по 1,5В. Схему можно и дальше упростить, удалив узел индикации – приёмник будет работать.

Реализован автопоиск станций вверх и вниз по диапазону. После завершения поиска на экран на 2-3 сек выводится частота и затем, для экономии энергии, экран выключается. Аналогично отключается экран после регулировки громкости. Громкость 15 уровней с выводом на экран символов ГР.ХХ . Последняя найденная станция сохраняется в памяти приёмника и будет загружена после подачи питания.

Размер платы подобран под габариты корпуса.

Приёмник с часами работает в диапазоне УКВ ЧМ (FM) 76-108 МГц. Настройка частоты в ручном и автоматическом режиме (автопоиск). Время выводится в 24 формате. Индикация уровня принимаемого сигнала (RSSI) на стрелочный индикатор. Стерео усилитель 2х8 Вт. Стационарное питание 220В.

Это простой приёмник с сочетанием старых и современных компонентов. Для индикации используются газоразрядные лампы типа ИН-12Б (могут использовать и другие лампы). Конструкция позволяет легко всё настроить (подстроить) режим работы на слух и на глаз.

Важно! Для работы усилителя нужен источник питания с током 1,5–2 А. Для компактности применен модуль питания RS-25-12 (Mean Well), но в виду дороговизны, Вы можете подобрать что-то иное. На плате предусмотрено место посадки диодного моста для случая использования железного трансформатора.

Для питания ламп собран повышающий преобразователь на MC34063. Подстроечным резистором 5К устанавливаем напряжение на выходе преобразователя 160-175В (для ламп ИН-12Б).

Переменный резистор в цепи микроамперметра регулирует ток (угол отклонения стрелки). Микроамперметр может быть на другой ток (до 1 мА). Микроамперметр можно и вовсе не ставить, если по дизайну он не вписывается в корпус.

Подстроечный резистор в цепи регулятора громкости устанавливает максимальное значение уровня громкости (очень приличный уровень громкости). Переменный резистор может быть и другого номинала (+/-50%), но желательно с линейной характеристикой (не логарифмический). Микросхему усилителя TDA7057AQ установить на радиатор.

Настройка часов. В ручном режиме кнопками устанавливаем частоту 108,1 Мгц, затем переводим в автоматический режим и кнопками устанавливаем время. После настройки переключаем в ручной режим, чтобы уйти с частоты 108,1 Мгц.

Основную часть времени индикатор показывает текущее время. С 30й по 35ю секунду выводится текущая частота. Косвенно яркость ламп (и ток) можно отрегулировать подстроечным резистором в преобразователе напряжения.

В нашем примере использован корпус G748 (225х165х65мм). Шаблоны отверстий приложены в формате *.spl7. Кнопки КМ1-1 (ПКН6-1), тумблера МТ1 (один тумблер у меня без функции; можно на питание поставить). Переменный резистор на громкость S16KN1 и к нему ручка-крутилка 41026-1 (D45.1мм, отв. 6мм с лыской). Ставить пару динамиков в такой корпус посчитал нецелесообразным, поставил один JVC CS-J410X (для него нужен корпус на порядки больше и крепче) + идеально подошла решетка на вентилятор. Телескопическая антенна с BNC разъемом AST-24 D7mm S7 150-650mm + ответная часть на корпус. Разъем 220В (папа) на блок AC-11, 2 контакта, крепление винты + типовой шнур.

Приёмник-часы собран на двух платах, которые соединены ленточным шлефом.

Обратите внимание – у платы индикации гребенки разъемов смонтированы со стороны дорожек. Плата управления, как и схема, на первый взгляд, кажутся сложными, но, по сути, все компоненты на свих местах и понятны для восприятия. Плата сделана с заделом на будущее (ДУ и датчик температуры), которые планируется реализовать позднее. В предложенной схеме микроконтроллер можно запрограммировать внутрисхемно. Выбор микроконтроллера сделан в пользу PIС16F876A, т.к. он более доступен для покупки и его можно прошить элементарными программаторами (с доступным софтом). По запросу могу перекомпилировать прошивку под более дешевый PIC16F886 (и его можно будет использовать без кварца 4 МГц).

Файлы:
Архив RAR
Архив RAR
Архив RAR

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Бытовой УКВ приемник с цифровым управлением

Предлагаемый приемник УКВ ЧМ представляет собой функционально законченную конструкцию с линейным выходом, подключаемую к усилителю мощности НЧ. Предназначен для приема сигналов стереовещания с системой «пилот-тон» в диапазоне 88…108 МГц. Шаг перестройки приемника 0,05 МГц. Напряжение питания – 9 В. Ток потребления – 90 мА. Реальная чувствительность – не хуже 3 мкВ.

В конструкции приемника реализовано несколько идей.
Во-первых, приемник имеет лёгкую настройку, с которой разберется любая домохозяйка. Имеется 6 кнопок для выбора канала и 2 кнопки для настройки выбранного канала (увеличение и уменьшение частоты). Также есть альтернативный вариант с использованием энкодера для тех, кто предпочитает «покрутить» настройку.
Во-вторых, используется минимальная и достаточная индикация на доступном четырехразрядном семисегентном индикаторе с общим анодом. В-третьих, при кажущейся сложности, этот приемник схемотехнически прост в сборке и настройке, а также дешев по составу электронных компонентов.

Приемник состоит из двух блоков: блока управления и блока тюнера. Конструктивно эти блоки собраны на двух платах. Принципиальная схема блока управления показана ниже.

 

 

Основой блока управления является микроконтроллер PIC16F628A фирмы Microchip. Для увеличения числа цифровых линий используется расширение, реализованное на сдвиговом регистре с защелкой 74HC595, который выпускается многими производителями.

Для индикации используется светодиодный четырехразрядный семисегментный индикатор с общим анодом типа LTC-5623 фирмы Liteon. Аналогичные по цоколевке индикаторы выпускаются и другими фирмами, например, индикатор RL-F5620. Если вы не найдете подходящий индикатор, то его аналог можно собрать на любых одноразрядных семисегментных индикаторах с общим анодом, объединив одноименные линии сегментов (для этого потребуется изменить рисунок печатной платы).

Микроконтроллер последовательно записывает байты в сдвиговый регистр: на линии DS устанавливает очередной бит необходимого логического уровня (0 или 1), затем задним фронтом сигнала (переход из 1 в 0) на линии CH_CP задвигает этот бит в регистр и, наконец, задним фронтом на линии ST_CP инициирует появление на выходах регистра записанных последних восьми бит. Принцип работы сдвигового регистра 74HC595 более подробно описан здесь.

Программно-аппаратно реализована так называемая динамическая индикация – особый способ работы, когда сегменты в изображениях символов зажигаются поочередно на определенные интервалы времени. Для индикации дробной части шага перестройки 0,05 МГц используется децимальная точка в четвертом разряде, под включением которой понимается этот «хвостик». С целью увеличения нагрузочной способности микроконтроллера использованы ключи на транзисторах КТ3107 (с любым буквенным индексом).

К линиям сегментов подключены кнопки. Опрос кнопок происходит одновременно с динамической индикацией, что приводит к моментальной оценке состояний «нажато» или «отпущено». Для предотвращения шунтирования кнопками сегментов индикатора последовательно включен резистор R6, в итоге ток течет по цепи с меньшим сопротивлением.

Использован инкрементирующий энкодер типа PEC12. Его можно заменить подходящим по цоколёвке энкодером из серии EC11. Также в продаже можно встретить и иные именования энкодеров, которые идентичны по цоколевке с PEC12.

Номиналы сопротивлений и конденсаторов в блоке управления могут отличаться от указанных в пределах +/–20%. Возможно использование любых нормально разомкнутых кнопок подходящих габаритов, например, тактовые кнопки TS-A6PG-130. Микросхемный стабилизатор 7805 заменим на КР142ЕН5А.

Тюнер содержит минимум радиодеталей и не содержит редких или дорогих элементов. К особенностям схемотехники можно отнести требование минимизации размеров выводов компонентов и проводников. Блок тюнера собран на микросхеме однокристального приемника TEA5711 фирмы Philips и микросхеме синтезатора частоты LM7001J фирмы Sanyo. Принципиальная схема блока тюнера показана на рис. 2.

Микросхема TEA5711 представляет собой однокристальный супергетеродинный стереофонический УКВ радиоприемник. Сигнал с гетеродина приемника TEA5711 (вывод 23) через разделительный конденсатор С23 подается на вход фазового детектора синтезатора частоты LM7001J (вывод 11). LM7001J на выходе частотного детектора (вывод 14) формирует сигнал, который подается на инвертирующий ФНЧ, собранный на транзисторах КТ3102 (с любым буквенным индексом), и затем подается на вход управления генераторов управляемых напряжением. Микросхемы TEA5711 и LM7001 желательно установить на панели для избежания перегрева во время монтажа.

 

 

Катушки индуктивности бескаркасные без сердечников. Наматываются плотно виток к витку: L1 – 7 витков на оправке 4мм, L2 – 10 витков на оправке 3мм, L3 – 12 витков на оправке 3мм. Все катушки наматываются проводом ПЭЛ-0,5.

Светодиод HL1 любого типа, например, АЛ307. Полярные конденсаторы электролитические, остальные – керамические. Подстроечный резистор R4 любой малогабаритный, например, типа СП3-38А.

Керамические радиочастотные фильтры ZQ1, ZQ2 и резонатор ZQ3 на частоту 10,7 МГц. Кварц ZQ4 в цепи образцового генератора LM7001 – 4 МГц (программно сделан пересчет на более распространенный кварц, т.к. в оригинале используется дефицитный кварц на 7,2 МГц).

Сборка, наладка, порядок работы.

Печатные платы изготавливаются любым доступным способом, например, способом ЛУТ. Впаиваются перемычки, низкопрофильные компоненты, затем крупногабаритные элементы. Платы отмывают подходящем растворителем и проверяются на просвет на предмет волосковых коротких замыканий и непропаев. Прошитый микроконтроллер устанавливаем в панель на плату управления, внимательно проверяя правильное положение ключа.

Плату управления временно отключаем от платы тюнера. Подаем питание на плату управления и смотрим реакцию индикатора на нажатия кнопок и вращение энкодера. Настройки в каналах, а также последний выбранный канал должны сохраняться после повторных включений.

Соединяем платы управления и тюнера. На линии выхода стереосигнала тюнера подключаем наушники, либо усилитель (например, компьютерные активныее колонки). Подключаем к антенному входу тюнера отрезок провода 30-40 см. Подаем питание от стабилизированного источника. Настраиваемся на крайнюю станцию в верхней части диапазона, раздвигая витки L2. Затем настраиваем режим стереоприема подстроечным резистором R4. Находим такое положение R4, при котором все станции принимаются в режиме стерео. В режиме стерео светится светодиод HL1. На этом настройку можно считать законченной.

Фотографии и монтажные рисунки:

 

 

Файлы:
Печатные платы
Прошивка под PIC16F628A

---

Цифровой радиоприёмник из готовых устройств

Р/л технология

Главная  Радиолюбителю  Р/л технология

---

Цифровые радиоприёмники стандарта DVB-T2 (Digital Video Broadcasting — цифровое телевещание, вторая версия) пока на рынке отсутствуют. Однако такой приёмник нетрудно собрать из готовых устройств. Не исключено, для кого-то он станет первым шагом в радиолюбительство, подобно тому, как мы в юности собирали детекторные приёмники.

Цифровое радиовещание имеет определённые преимущества перед аналоговым по ряду причин. У меня приём идёт с хорошим качеством на простую самодельную антенну даже в квартире, окна которой обращены в противоположную от телецентра сторону. В этом случае отпала необходимость прокладывать РЧ-кабель и устанавливать разветвитель. Поэтому назрела задача: заменить на кухне аналоговый приёмник, то и дело требующий подстройки положения антенны!

Во многих магазинах нас ждут коробочки с надписью: «Цифровой приёмник» [1]. На вопрос «А динамик в этом приёмнике есть?» получаем ответ: «Нет». Поэтому приобретаем в соседнем магазине сотовой связи «чудо техники» [2] или [3] — миниатюрную активную акустическую систему (АС), называемую продавцами звуковой колонкой для мобильных телефонов и планшетов. Наклеиваем эту АС на цифровую телевизионную приставку с помощью двухсторонней вспененной липкой ленты, это хорошо видно на рис. 1, и соединя-ем эти устройства по схеме на рис. 2 (позиционные обозначения даны условно). Приёмник получился относительно недорогим и малогабаритным: размеры — 150x150x83 мм, масса — 0,27 кг без учётаантенны и блокапитания.

Рис. 1. АС и цифровая телевизионная приставка

Рис. 2. Схема соединения АС с цифровой телевизионной приставкой

В активную АС встроены микрофон для связи через Bluetooth, MP3-плейер с FLASH-модуля и с карты памяти micro-SD, а также УКВ-радиоприёмник диапазона 88…108 МГц и литий-полимерная аккумуляторная батарея! Принципиальный противник переплаты за дополнительные функции может найти описание активных АС с питанием от розетки USB в радиолюбительской литературе. Но надо учесть, что встроенная батарея демпфирует потребление тока на пиках громкости. Именно это позволило питать трёхваттный, согласно [2] и [3], усилитель от телевизионной приставки, а точнее от её USB-порта для подключения FLASH-модуля памяти. Постоянный ток в цепи питания АС от источника 5 B приставки, измеренный на максимальной громкости и при заряженной батарее, не превысил 90 мА.

Громкость регулируют двумя кнопками ИК ПДУ, входящего в комплект приставки DVB-T2, другой парой кнопок можно выбирать программу, её номер выводится на индикатор. И это дополнительный плюс, поскольку не надо подходить к приёмнику и к его антенне, из-за чего может произойти сбой приёма.

В комплект цифровой приставки A2 входит импульсный блок питания A1 с выходным напряжением 12 B и током до 1 A, оформленный в виде сетевой вилки. Провод от блока питания следует разрезать в нескольких сантиметрах от соединителя XS1 и установить в обе жилы двухобмоточный помехоподавляющий дроссель L1. В авторском варианте он намотан на кольцевом магнитопроводе К12х8х14 из феррита 600НН двумя свитыми проводами ПЭТВ-2 0,4, число витков — 21. Плюсовой провод подключён к центральному контакту соединителя XS1.

Антенна WA1 выполнена в виде отрезка сетевого экранированного кабеля «витая пара», поскольку он не гнётся. Все жилы надо соединить вместе и подключить к центральному контакту антенной вилки XW1, второй контакт вилки — изолировать. Длина антенны — 0,5 м. Теоретически антенна должна располагаться горизонтально, в соответствии с поляризацией волны. Но целесообразно подобрать положение антенны по минимуму сбоев во время приёма.

Двухжильный экранированный звуковой кабель ко входу АС можно сделать из аудиовидеошнура марки ШГЭС или другого, снабдив его двумя вилками «тюльпан» XP2 и XP3 и трёхконтактной вилкой «джек» XP5 диаметром 3,5 мм. Шнур ШГЭС из комплекта цифровой приставки резать нельзя, он потребуется для налаживания. Экраны обеих жил подпаивают к контакту вилки XP5 с резьбой.

Так называемый зарядный кабель с вилками USB-A (XP4) и микро-USB или мини-USB (XP6) входит в комплект активной АС. В кабеле две жилы: красная — питание +5 B, чёрная — общий провод. Согласно инструкции, доступной по ссылке [3], этот кабель используется как антенна в режиме радиоприёма. Если такой режим не нужен, кабель можно укоротить. В нескольких сантиметрах от соединителя XP6 в линию питания следует установить дроссель L2 для снижения уровня помех от импульсного преобразователя DC-DC с 12 B до 5 B, установленного в приставке DVB-T2. Дроссель содержит 150 витков провода ПЭТВ-2 0,2 на ферритовом стержне диаметром 3 мм и длиной 13 мм.

При желании вилку USB-A можно разобрать, вывести кабель «на угол» и зафиксировать полиэтиленовой изоляционной лентой, как показано на рис. 1. Также необходимо обмотать лентой оба дросселя и зафиксировать концы проводов. Ленту можно закрепить без клея, если её конец немного прогреть корпусом паяльника.

По окончании монтажных работ цифровую приставку надо подключить к телевизору, монитору или компьютерному тюнеру с аудиовидеовходом AV, используя прилагаемый к ней трёхжильный кабель (причём блок питания подключают только после этого кабеля!), и настроить на все радиопрограммы в соответствии с инструкцией. Редактировать названия программ, если они искажены, необходимости нет, надо только установить понятную последовательность их номеров и записать её на бумагу. Можно настроить и телевизионные каналы, например «Россия-Культура», чтобы, пока возишься на кухне, слушать концерты. На ПДУ DVB-T2-приставки, которая показана на рис. 1, есть кнопка TV/RADIO, а перед номерами телевизионных каналов стоит буква C, вместо буквы A.

В выключенном состоянии цифровой приставки светится красный индикатор в правом верхнем углу передней панели и выводится текущее время, синхронизированное последней принимаемой программой.

Для управления активной АС служат выключатель питания, установленный на задней стенке корпуса, и четыре кнопки сверху, с использованием кратковременного и продолжительного нажатий. Есть световая индикация светодиодами красного и синего свечения с режимом мигания и без него, а также звуковая индикация репликами на подобии английского языка. Если к АС не приложена инструкция, логично попросить продавца, чтобы он научил ею пользоваться! К счастью, в чеке на покупку указано: «Колонка MINI-X8Uch белая» — после вставки вилки в розетку XS5 звучит сообщение: Аукс инпут мода. А это как раз то, что нужно! Причём на этот режим указывает редкое мигание индикатора синего свечения, тогда » как частое — на режим Bluetooth, без мигания — радиоприём. Перекпючают эти режимы третьей кнопкой. Если мигание раздражает, на корпус АС можно наклеить непрозрачную липкую ленту. Индикатор красного свечения светится постоянно в обоих положениях выключателя питания, отмечая, что на розетку XS6 поступает напряжение питания. Выключатель питания АС постоянно остаётся во включённом положении, поскольку доступ к нему перекрыт вилкой XP6.

Последняя операция при налаживании — установка громкости АС на минимум, но не на ноль, чтобы снизить уровень фона. Регулировка — ступенчатая, продолжительное нажатие на четвёртую кнопку увеличивает громкость, такое же нажатие на вторую кнопку громкость уменьшает. Поэтому сначала надо установить громкость на ноль, а затем сделать шаг обратно.

Литература

1. Приставки цифрового телевидения DVB-T2 «SELENGA». — URL: http://selenga-t2.ru (10.01.2019).

2. Mini X8U беспроводная bluetooth-колонка. — URL: https://unicu.ru/ catalog/av/acoustic/mini-x6u#tabs-1 (10.01.2019).

3. Портативная колонка X3 (Bluetooth, MP3). — URL: http://orionspb.ru/accessories/ speakers/5907 (10.01.2019).

Автор: М. Альтшулер, г. Саранск

Дата публикации: 09.03.2019

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: